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On Mars, the air is thin, and every rotor blade has to be designed for it. Ingenuity, NASA's small helicopter, made the first powered flight on another planet, and its rounded blades were built for that job. A team at NASA's Ames Research Center in California's Silicon Valley, working with Imperial College London in the United Kingdom and Nagoya University in Japan, is now reshaping the blade for the flyers that come next.
Em Marte, o ar é rarefeito, e cada pá de rotor tem de ser concebida para essa realidade. O Ingenuity, o pequeno helicóptero da NASA, realizou o primeiro voo motorizado noutro planeta, e as suas pás arredondadas foram construídas para essa tarefa. Uma equipa do Centro de Investigação Ames da NASA, no Silicon Valley, na Califórnia, trabalhando com o Imperial College London, no Reino Unido, e a Universidade de Nagoia, no Japão, está agora a redesenhar a pá para os próximos aparelhos voadores.
The new design, called roamx-0201, is thinner and asymmetrical in cross-section, compared with the rounded profile of Ingenuity's blades. Researchers used high-fidelity computer simulations and algorithms tuned to Mars conditions to reach that shape, then tested it in wind tunnels. The blade also works differently: its leading edge intentionally disrupts the thin layer of air that clings to the surface, a disturbance that, counterintuitively, pulls the blade upward and helps lift the helicopter more effectively than earlier designs.
O novo design, chamado roamx-0201, é mais fino e assimétrico na secção transversal, em comparação com o perfil arredondado das pás do Ingenuity. Os investigadores recorreram a simulações computacionais de alta fidelidade e a algoritmos ajustados às condições de Marte para chegar a essa forma, e depois testaram-na em túneis de vento. A pá também funciona de forma diferente: o seu bordo de ataque perturba intencionalmente a fina camada de ar que adere à superfície, uma perturbação que, contra-intuitivamente, puxa a pá para cima e ajuda a elevar o helicóptero com mais eficácia do que os designs anteriores.
Two problems that limit rotorcraft are at the center of the work. On Mars, the speed of sound is lower than on Earth, and performance can drop suddenly, a phenomenon called drag divergence, when the rotors approach it. The roamx-0201 blade was able to run longer at higher speeds before that happened. It also tackles stall, the sudden loss of performance and stability when the angle of airflow changes. Ingenuity's blades degraded steeply at stall; under the conditions studied, the new design performed significantly better. In simulations, the redesigned blades could extend a single uninterrupted flight from 0.7 kilometers to as much as 18.7 kilometers while carrying scientific instruments. The findings were published on Sept. 22 in the journal of the American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Dois problemas que limitam os aparelhos de asas rotativas estão no centro do trabalho. Em Marte, a velocidade do som é inferior à da Terra, e o desempenho pode cair de repente, um fenómeno chamado divergência de arrasto, quando os rotores se aproximam dessa velocidade. A pá roamx-0201 conseguiu funcionar durante mais tempo a velocidades mais elevadas antes de isso acontecer. Também aborda a perda de sustentação, a queda súbita de desempenho e de estabilidade quando o ângulo do escoamento de ar muda. As pás do Ingenuity degradavam-se acentuadamente em perda de sustentação; nas condições estudadas, o novo design teve um desempenho significativamente melhor. Nas simulações, as pás redesenhadas poderiam estender um único voo ininterrupto de 0,7 quilómetros até 18,7 quilómetros, transportando instrumentos científicos. As conclusões foram publicadas a 22 de setembro na revista da American Institute of Aeronautics and Astronautics.
These are not yet flight-ready results. The figures come from simulations and wind tunnel tests, and NASA says the technology is not yet ready for Mars. Engineers are still working to explain and close the gaps between computational predictions and real-world performance, which is precisely why the tests matter.
Estes ainda não são resultados prontos para voo. Os números provêm de simulações e de testes em túnel de vento, e a NASA afirma que a tecnologia ainda não está pronta para Marte. Os engenheiros continuam a trabalhar para explicar e reduzir as diferenças entre as previsões computacionais e o desempenho real, e é precisamente por isso que os testes são importantes.
For future Mars missions, the stakes are concrete. Helicopters fitted with such blades could fly farther, carry heavier scientific payloads and open new kinds of exploration, beyond the short hops Ingenuity was designed for. The SkyFall mission, due to launch in 2028 with three helicopters, comes first; the sources give no date for the flights that would use roamx-0201.
Para as futuras missões a Marte, as apostas são concretas. Helicópteros equipados com estas pás poderiam voar mais longe, transportar cargas científicas mais pesadas e abrir novos tipos de exploração, para além dos pequenos saltos para que o Ingenuity foi concebido. A missão SkyFall, prevista para 2028 com três helicópteros, vem em primeiro lugar; as fontes não indicam nenhuma data para os voos que utilizariam o roamx-0201.